DE102012106384A1 - Method for determining at least one malfunction of a conductive conductivity sensor - Google Patents

Method for determining at least one malfunction of a conductive conductivity sensor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung zumindest einer Fehlfunktion eines konduktiven Leitfähigkeitssensors mit zumindest zwei Elektroden (1, 2, 4, 5), wobei der Leitfähigkeitssensor zur Messung der Leitfähigkeit eines Mediums eingesetzt wird, umfassend die Schritte
– Anlegen einer ersten elektrischen Größe an die Elektroden (1, 2, 4, 5),
– Messen zumindest einer zweiten elektrischen Größe an den Elektroden (1, 2, 4, 5) und
– Entscheiden ob eine Fehlfunktion vorliegt anhand der Messung der zweiten elektrischen Größe,
a) wobei sich die zweite elektrische Größe bei einer Messung des Mediums in einem ersten Bereich befindet, wenn keine Fehlfunktion vorliegt,
b) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem zweiten Bereich befindet, wenn eine erste Fehlfunktion, insbesondere wenn sich der Leitfähigkeitssensor zumindest teilweise außerhalb des Mediums befindet, und
c) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem dritten Bereich befindet, wenn eine zweite Fehlfunktion vorliegt, insbesondere ein Elektrodenabriss oder ein Abriss einer Zuleitung (7, 8) zu den Elektroden (1, 2, 4, 5).
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Leifähigkeitssensor zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining at least one malfunction of a conductive conductivity sensor having at least two electrodes (1, 2, 4, 5), wherein the conductivity sensor is used for measuring the conductivity of a medium, comprising the steps
Applying a first electrical quantity to the electrodes (1, 2, 4, 5),
Measuring at least a second electrical quantity at the electrodes (1, 2, 4, 5) and
Deciding whether there is a malfunction based on the measurement of the second electrical variable,
a) wherein the second electrical quantity is in a first range when measuring the medium, if there is no malfunction,
b) wherein the second electrical variable is in a second region when a first malfunction, in particular when the conductivity sensor is at least partially outside the medium, and
c) wherein the second electrical variable is in a third region, if a second malfunction is present, in particular an electrode tear or a tear of a supply line (7, 8) to the electrodes (1, 2, 4, 5).
The invention further relates to a Leifähigkeitssensor for performing the method.

Figure DE102012106384A1_0001
Figure DE102012106384A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung zumindest einer Fehlfunktion eines konduktiven Leitfähigkeitssensors mit zumindest zwei Elektroden.The invention relates to a method for determining at least one malfunction of a conductive conductivity sensor having at least two electrodes.

Konduktive Leitfähigkeitssensoren werden in vielfältigen Anwendungen zur Messung einer Leitfähigkeit eines Mediums eingesetzt.Conductive conductivity sensors are used in a variety of applications to measure the conductivity of a medium.

Die bekanntesten konduktiven Leitfähigkeitssensoren sind die so genannten Zwei- oder Vierelektrodensensoren.The best-known conductive conductivity sensors are the so-called two- or four-electrode sensors.

Zweielektrodensensoren weisen zwei im Messbetrieb in das Medium eingetauchte und mit einer Wechselspannung beaufschlagte Elektroden auf. Eine an die beiden Elektroden angeschlossene Messelektronik misst eine elektrische Impedanz der Leitfähigkeitsmesszelle, aus der dann anhand einer von durch die Geometrie und die Beschaffenheit der Messzelle gegebenen vorab bestimmten Zellkonstante ein spezifischer Widerstand bzw. ein spezifischer Leitwert des in der Messzelle befindlichen Mediums ermittelt wird.Two-electrode sensors have two electrodes immersed in the medium during measuring operation and acted upon by an alternating voltage. A measuring electronics connected to the two electrodes measures an electrical impedance of the conductivity measuring cell, from which a specific resistance or a specific conductance of the medium in the measuring cell is then determined on the basis of a predetermined cell constant given by the geometry and the nature of the measuring cell.

Vierelektrodensensoren weisen vier im Messbetrieb in das Medium eingetauchte Elektroden auf, von denen zwei als so genannte Strom- und zwei als so genannte Spannungselektroden betrieben werden. Zwischen den beiden Stromelektroden wird im Messbetrieb eine Wechselspannung angelegt, und damit ein Wechselstrom in das Medium eingespeist. Der eingespeiste Strom bewirkt eine zwischen den Spannungselektroden anliegende Potentialdifferenz, die durch eine vorzugsweise stromlose Messung bestimmt wird. Auch hier wird mittels einer an die Strom- und Spannungselektroden angeschlossenen Messelektronik, die sich aus dem eingespeisten Wechselstrom und der gemessenen Potentialdifferenz ergebende Impedanz der Leitfähigkeitsmesszelle bestimmt, aus der dann anhand einer von durch die Geometrie und die Beschaffenheit der Messzelle gegebenen vorab bestimmten Zellkonstanten ein spezifischer Widerstand bzw. ein spezifischer Leitwert des in der Messzelle befindlichen Mediums bestimmt wird.Four-electrode sensors have four electrodes immersed in the medium during measurement, of which two are operated as so-called current electrodes and two as so-called voltage electrodes. Between the two current electrodes, an alternating voltage is applied during measuring operation, and thus an alternating current is fed into the medium. The injected current causes a voltage difference between the voltage electrodes, which is determined by a preferably currentless measurement. Here, too, by means of a measuring electronics connected to the current and voltage electrodes, which determines the impedance of the conductivity measuring cell resulting from the fed-in alternating current and the measured potential difference, then a specific one from a predetermined cell constant given by the geometry and the nature of the measuring cell Resistance or a specific conductance of the medium located in the measuring cell is determined.

In aktuellen Leitfähigkeitssensoren ist es nicht möglich, einen Elektrodenabriss zu erkennen. Dies gewährt dem Nutzer somit keine ausreichende Sicherheit bezüglich der Funktionsfähigkeit des Sensors. Es ist weiterhin nicht möglich zu unterscheiden, ob sich der Sensor in Luft befindet oder ob die Zuleitung zu den Elektroden von einer Auswerteelektronik getrennt ist.In current conductivity sensors, it is not possible to detect a lead breakage. This does not grant the user sufficient security regarding the functionality of the sensor. It is also not possible to distinguish whether the sensor is in air or whether the supply line to the electrodes is separated from a transmitter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Änderung des Zustands der Elektroden eines konduktiven Leitfähigkeitssensors zu erkennen.The invention is therefore based on the object to detect a change in the state of the electrodes of a conductive conductivity sensor.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, umfassend die Schritte

  • – Anlegen einer ersten elektrischen Größe an die Elektroden,
  • – Messen zumindest einer zweiten elektrischen Größe an den Elektroden, und
  • – Entscheiden ob eine Fehlfunktion vorliegt anhand der Messung der zweiten elektrischen Größe,
  • a) wobei sich die zweite elektrische Größe bei einer Messung des Mediums in einem ersten Bereich befindet, wenn keine Fehlfunktion vorliegt,
  • b) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem zweiten Bereich befindet, wenn eine erste Fehlfunktion, insbesondere wenn sich der Leitfähigkeitssensor zumindest teilweise außerhalb des Mediums befindet, und
  • c) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem dritten Bereich befindet, wenn eine zweite Fehlfunktion vorliegt, insbesondere ein Elektrodenabriss oder ein Abriss einer Zuleitung zu den Elektroden.
The object is achieved by a method comprising the steps
  • Applying a first electrical quantity to the electrodes,
  • Measuring at least a second electrical quantity at the electrodes, and
  • Deciding whether there is a malfunction based on the measurement of the second electrical variable,
  • a) wherein the second electrical quantity is in a first range when measuring the medium, if there is no malfunction,
  • b) wherein the second electrical variable is in a second region when a first malfunction, in particular when the conductivity sensor is at least partially outside the medium, and
  • c) wherein the second electrical variable is in a third region, if a second malfunction is present, in particular an electrode tear or a tear of a supply line to the electrodes.

Durch das Einteilen des Messbereichs der zweiten elektrischen Größe in drei Bereiche wird es möglich den Zustand der Elektroden des Sensors festzustellen.By dividing the measuring range of the second electric quantity into three ranges, it becomes possible to detect the condition of the electrodes of the sensor.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird dabei als zweite elektrische Größe der Strom verwendet wird, der durch die Elektroden fließt. Dadurch lässt sich eine verhältnismäßig einfache Auswerteschaltung verwenden.In a preferred embodiment, the current which flows through the electrodes is used as the second electrical variable. This makes it possible to use a relatively simple evaluation circuit.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei der zweite Bereich in seinem Wert kleiner als der erste Bereich, und der dritte Bereich ist in seinem Wert kleiner als der zweite Bereich. Diese Abstufung macht die oben beschriebenen Analyse a) „Sensormessung in Ordnung”, b) „Sensor außerhalb des Mediums” und c) „Sensorelektroden nicht funktionsfähig” möglich.In an advantageous embodiment, the second region is smaller in value than the first region, and the third region is smaller in value than the second region. This grading makes the analysis described above possible: a) "Sensor measurement OK", b) "Sensor out of medium" and c) "Sensor electrodes not functioning" possible.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als zweite elektrische Größe der Scheinwiderstand zwischen den Elektroden verwendet. Diese Messgröße ist mit relativ wenigen Bauteilen realisierbar.In an advantageous development, the impedance between the electrodes is used as the second electrical variable. This measurand can be realized with relatively few components.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird als zweite elektrische Größe die Kapazität zwischen den Elektroden verwendet. Diese Messgröße ist das direkteste Anzeichen eines möglichen unerwünschten Zustandes der Elektroden.In a further advantageous development, the capacitance between the electrodes is used as the second electrical variable. This measure is the most direct indication of a possible undesirable condition of the electrodes.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung bilden die Elektroden mit einem elektrischen Schaltkreis einen Schwingkreis, und als zweite elektrische Größe wird die Frequenz verwendet. So können auch kleinste Abweichungen detektiert werdenIn a further advantageous development, the electrodes with an electrical circuit form a resonant circuit, and as a second electrical Size is the frequency used. So even the smallest deviations can be detected

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die erste elektrische Größe als Impuls, insbesondere als Rechteckimpuls, angelegt, und als zweite elektrische Größe wird das Abklingverhalten des Impulses verwendet.In a further advantageous development, the first electrical variable is applied as a pulse, in particular as a rectangular pulse, and the second electrical variable used is the decay behavior of the pulse.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine integrierte Schaltung, insbesondere ein Mikrocontroller, vorgesehen, und als zweite elektrische Größe wird eine der integrierten Schaltung zur Verfügung stehenden Methode verwendet. Mit einer integrierten Schaltung ist es möglich, alle in den oberen Abschnitten beschriebenen Methoden zum Erkennen einer Änderung des Zustands zumindest einer Elektrode durchzuführen.In a further advantageous development, an integrated circuit, in particular a microcontroller, is provided, and the second electrical variable used is a method available to the integrated circuit. With an integrated circuit, it is possible to carry out all the methods described in the upper sections for detecting a change in the state of at least one electrode.

Neben den genannten Möglichkeiten können die inhärenten Möglichkeiten eines Mikrocontrollers verwendet werden, etwa wenn mit einem integrierten Komparator und der Elektrode ein Oszillator realisiert wird, dessen Verhalten ausgewertet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass mit der integrierten Taktquelle des Mikrocontrollers der Auf-/Entladezyklus des Elektrodenkondensators gezählt wird und so eine Abweichung als Zustandsänderung erkannt wird.In addition to the possibilities mentioned, the inherent possibilities of a microcontroller can be used, for example if an oscillator is implemented with an integrated comparator and the electrode whose behavior is evaluated. Another possibility is that the charge / discharge cycle of the electrode capacitor is counted with the integrated clock source of the microcontroller and so a deviation is detected as a change in state.

Bevorzugt wird als erste elektrische Größe eine elektrische Wechselgröße verwendet. Eine besonders einfach zu realisierende Größe ist dabei elektrische Wechselspannung.Preferably, an electrical variable is used as the first electrical variable. A particularly easy to realize size is electrical AC voltage.

Die Aufgabe wird weiterhing gelöst durch einen Leitfähigkeitssensor zur Durchführung des Verfahrens.The object is further solved by a conductivity sensor for carrying out the method.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Leitfähigkeitssensor dabei zumindest vier Elektroden, die paarweise zu einem ersten Elektrodenpaar und einem zweiten Elektrodenpaar zusammengefasst sind, wobei eine Schaltung zum Umschalten der ersten elektrischen Größe zwischen erstem Elektrodenpaar und zweitem Elektrodenpaar vorgesehen ist. Somit können Strom- und Spannungselektroden getrennt voneinander auf ihren Zustand untersucht werden.In an advantageous embodiment, the conductivity sensor comprises at least four electrodes, which are combined in pairs to form a first electrode pair and a second electrode pair, wherein a circuit for switching the first electrical variable between the first electrode pair and the second electrode pair is provided. Thus, current and voltage electrodes can be examined separately for their condition.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it

1 ein Ersatzschaltbild eines Sensors mit zwei bzw. vier Elektroden, 1 an equivalent circuit diagram of a sensor with two or four electrodes,

2 eine schematische Darstellung der Kapazitäten der Elektroden mit und ohne Abriss, und 2 a schematic representation of the capacities of the electrodes with and without demolition, and

3 eine schematische Darstellung möglicher Schaltungen zum Umschalten zwischen erstem Elektrodenpaar und zweitem Elektrodenpaar. 3 a schematic representation of possible circuits for switching between the first pair of electrodes and the second electrode pair.

In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference numerals.

1 zeigt einen Leitfähigkeitssensor 20 mit einer Anordnung der Elektroden in einer Konfiguration mit zwei Elektroden (1a)) und vier Elektroden (1b)). Dabei sind die Stromelektroden mit den Bezugszeichen 1 und 2 sowie die Spannungselektroden mit den Bezugszeichen 4 und 5 gekennzeichnet. 1 shows a conductivity sensor 20 with an arrangement of the electrodes in a configuration with two electrodes ( 1a) ) and four electrodes ( 1b) ). In this case, the current electrodes are denoted by the reference numerals 1 and 2 and the voltage electrodes with the reference numerals 4 and 5 characterized.

Zwischen den Elektroden bildet sich im dargestellten Ersatzschaltbild eine Kapazität 3 bzw. 6.Between the electrodes, a capacitance forms in the equivalent circuit shown 3 respectively. 6 ,

2 zeigt die Elektroden schematisch mit dessen Zuleitungen 7 und 8 zu einer Auswerteelektronik 9. Die Auswerteelektronik 9 kann etwa als Messumformer ausgestaltet sein. In 2a) sind die Zuleitungen in Ordnung, das Messsystem funktioniert wie gewünscht. 2 shows the electrodes schematically with its leads 7 and 8th to an evaluation 9 , The evaluation electronics 9 can be designed as a transmitter for example. In 2a) if the supply lines are ok, the measuring system works as desired.

2b) zeigt das Messsystem mit einer abgerissener Zuleitung 8. Es bildet sich zwischen dem einen abgerissenen Ende und der Elektrode eine parasitäre Kapazität 10. 2 B) shows the measuring system with a torn supply line 8th , It forms a parasitic capacitance between the one torn end and the electrode 10 ,

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun diese Zustandsänderung erkannt werden. Zuerst wird eine erste elektrische Größe, insbesondere eine elektrische Wechselgröße, beispielsweise eine Wechselspannung, an die Elektroden 1 und 2 bzw. 4 und 5 angelegt. Dies kann auch durch die Auswerteelektronik 9, d. h. einen Messumformer geschehen. Es eignen sich aber auch andere Quellen.With the help of the method according to the invention, this state change is now to be detected. First, a first electrical quantity, in particular an electrical variable, for example an alternating voltage, is applied to the electrodes 1 and 2 respectively. 4 and 5 created. This can also be done by the transmitter 9 ie a transmitter done. But other sources are also suitable.

Im nächsten Schritt wird eine zweite elektrische Größe gemessen. Dies kann beispielsweise der Strom sein, der durch die Elektroden fließt. Weitere Möglichkeiten sind aber auch der Scheinwiderstand oder die Kapazität selbst. Typischerweise wird aber der Strom gemessen, da dadurch der Schaltungsaufwand am geringsten ist.In the next step, a second electrical quantity is measured. This may be, for example, the current flowing through the electrodes. However, other possibilities are also the impedance or the capacitance itself. Typically, however, the current is measured, since thereby the circuit complexity is the lowest.

Ist alles in Ordnung, d. h. sind die Elektroden intakt und befinden sich alle Elektroden 1, 2 (und gegebenenfalls auch 4, 5) im zum messenden Medium (vgl. 2a)), wird ein vergleichsweise großer Strom gemessen. Der Strom wird durch Ladungsträger im Medium geleitet.If everything is OK, ie the electrodes are intact and all electrodes are present 1 . 2 (and possibly also 4 . 5 ) in the medium to be measured (cf. 2a) ), a comparatively large current is measured. The current is passed through charge carriers in the medium.

Befindet sich der Leitfähigkeitssensor zumindest teilweise außerhalb des Mediums, d. h. in Luft, fließt der Strom nicht mehr komplett durch das Medium. Es wird ein für die Geometrie der Elektroden charakteristischer Strom, ähnlich einem Plattenkondensator, gemessen. Dieser Strom ist geringer als der Strom bei Messung im Medium.If the conductivity sensor is at least partially outside the medium, i. H. in air, the current no longer flows completely through the medium. A current characteristic of the geometry of the electrodes, similar to a plate capacitor, is measured. This current is lower than the current when measured in the medium.

Ist eine Elektrode oder eine Zuleitung abgerissen (vgl. 2b)), wird ein noch kleinerer Strom gemessen. Dieser Strom ist somit geringer als der Strom bei intakten Elektroden in Luft.If an electrode or a supply line is torn off (cf. 2 B) ), an even smaller current is measured. This current is thus lower than the current at intact electrodes in air.

Durch Messung des Stromes kann somit festgestellt werden in welchem Zustand sich die Elektroden befinden und ob sowie welche Fehlfunktion vorliegt.By measuring the current can thus be determined in which state the electrodes are and whether and which malfunction exists.

Als Beispiel und ohne Einschränkung soll hier das Beispiel „Reinwasser” genannt werden. Reinwasser hat eine elektrolytische Leitfähigkeit von etwa 1 μS/cm. Bei einer Zellkonstante, die im Wesentlichen von der Geometrie der Elektroden abhängt, von 0,01 cm–1 ergibt sich somit ein messbarer Widerstand von 10 kΩ.As an example and without restriction, the example "pure water" should be mentioned here. Pure water has an electrolytic conductivity of about 1 μS / cm. With a cell constant, which essentially depends on the geometry of the electrodes, of 0.01 cm -1, this results in a measurable resistance of 10 kΩ.

Bei gleichem Sensor, d. h. gleichbleibender Zellkonstante, ergibt sich: je hochohmiger das zu messende Medium, desto größer ist die Kapazität der Elektroden bzw. der Einfluss der Kapazität.For the same sensor, d. H. constant cell constant, results: the higher the impedance of the medium to be measured, the greater the capacity of the electrodes or the influence of the capacity.

Bei einem Leitfähigkeitssensor mit vier Elektroden ist eine Schaltung zum Umschalten der ersten elektrischen Größe notwendig. 3 zeigt schematisch solche Schaltungen. 3a) ist der Schalter 11 zu den Stromelektroden 1, 2, in 3b) zu den Spannungselektroden 4, 5 gerichtet. Eine Stromquelle 12, beispielsweise auch im Messumformer, d. h. der Auswerteelektronik 9, integriert dient zum Einspeisen des Stromes. Der Strompfad ist jeweils mit Masse 13 verbunden. Die Figuren 3c), 3d) und 3e) zeigen Schaltungen bei denen die Elektroden 1, 2, bzw. 4, 5 nicht paarweise als Strom- bzw. Spannungselektroden ausgelesen werden. Stattdessen kann auch eine Spannungs- mit einer Stromelektrode verbunden werden. Das Auslesen kann nacheinander erfolgen. Auch kann ein Multiplexer in die Auswertelektronik 9 integriert sein.In a conductivity sensor with four electrodes, a circuit for switching the first electrical quantity is necessary. 3 shows schematically such circuits. 3a) is the switch 11 to the current electrodes 1 . 2 , in 3b) to the voltage electrodes 4 . 5 directed. A power source 12 , for example, in the transmitter, ie the transmitter 9 , integrated serves to feed the current. The current path is always grounded 13 connected. The figures 3c) . 3d) and 3e) show circuits where the electrodes 1 . 2 , respectively. 4 . 5 not be read in pairs as current or voltage electrodes. Instead, a voltage can also be connected to a current electrode. The reading can be done one after the other. Also, a multiplexer in the evaluation electronics 9 be integrated.

Als Alternative zur Strommessung können die Elektroden zusammen mit optionalen induktiven Bauteilen (evtl. auch in der Auswerteelektronik 9 realisiert) einen Schwingkreis bilden. Liegt eine Fehlfunktion vor, d. h. ist eine Zuleitung gerissen, ist eine Elektrode selbst gerissen oder befindet sich zumindest eine Elektrode zumindest teilweise außerhalb des Mediums, verändert sich die Frequenz des Schwingkreises, was detektiert werden kann, etwa durch die Auswerteelektronik 9.As an alternative to current measurement, the electrodes can be combined with optional inductive components (possibly also in the evaluation electronics 9 realized) form a resonant circuit. If there is a malfunction, that is, a lead is torn, an electrode is itself torn or at least one electrode is at least partially outside the medium, the frequency of the resonant circuit changes, which can be detected, for example by the transmitter 9 ,

Weiterhin ist denkbar, dass ein Impuls in Form eines Rechtecksignals auf die Elektroden gegeben wird. Das Abklingverhalten des Pulses ist charakteristisch für den Zustand der Elektroden und dafür ob eine Fehlfunktion vorliegt.Furthermore, it is conceivable that a pulse in the form of a rectangular signal is applied to the electrodes. The decay behavior of the pulse is characteristic for the condition of the electrodes and whether a malfunction exists.

In einer Ausgestaltung kann an die Elektroden 1, 2 bzw. 4, 5 eine integrierte Schaltung, insbesondere ein Mikrocontroller angeschlossen werden.In one embodiment, to the electrodes 1 . 2 respectively. 4 . 5 an integrated circuit, in particular a microcontroller can be connected.

Mit einer integrierten Schaltung ist es möglich, alle in den oberen Abschnitten beschriebenen Methoden zum Erkennen einer Änderung des Zustands zumindest einer Elektrode durchzuführen.With an integrated circuit, it is possible to carry out all the methods described in the upper sections for detecting a change in the state of at least one electrode.

Darüber hinaus sind auch weitere Auswertemöglichkeiten realisierbar: Eine integrierte Schaltung, insbesondere ein Mikrocontroller, verfügt in der Regel über mehrere Eingänge, zumindest einen integrierten Verstärker, Komparator, Taktquelle o. a. Durch diese inhärenten Mittel ist es beispielsweise möglich, eine Änderung der ersten elektrischen Größe zu detektieren. So können etwa die Elektroden 1, 2 bzw. 3, 4 mit dem integrierten Komparator des Mikrocontrollers zusammengeschaltet werden um so einen Oszillator zu erzeugen. Eine Änderung des Zustands der Elektroden 1, 2 bzw. 3, 4 wird als Frequenzänderung erkannt. Als Alternative können die Elektroden 1, 2 bzw. 3, 4 mit der Taktquelle des Mikrocontrollers verschaltet werden. So können etwa die Auf- und Entladezeiten gemessen werden. Eine Änderung des Zustands der Elektroden 1, 2 bzw. 3, 4 wird als Änderung der Auf- und Entladezeiten erkannt.In addition, other evaluation options are feasible: An integrated circuit, in particular a microcontroller, usually has several inputs, at least one integrated amplifier, comparator, clock source oa By these inherent means it is possible, for example, to detect a change in the first electrical variable , So can about the electrodes 1 . 2 respectively. 3 . 4 be connected together with the integrated comparator of the microcontroller so as to produce an oscillator. A change in the state of the electrodes 1 . 2 respectively. 3 . 4 is detected as a frequency change. As an alternative, the electrodes 1 . 2 respectively. 3 . 4 be interconnected with the clock source of the microcontroller. For example, the loading and unloading times can be measured. A change in the state of the electrodes 1 . 2 respectively. 3 . 4 is detected as a change in the loading and unloading times.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Elektrodeelectrode
22
Elektrodeelectrode
33
Kapazität zwischen 1 und 2 Capacity between 1 and 2
44
Elektrodeelectrode
55
Elektrodeelectrode
66
Kapazität zwischen 4 und 5 Capacity between 4 and 5
77
Zuleitung zu 1 und 2 Supply line too 1 and 2
88th
Zuleitung zu 4 und 5 Supply line too 4 and 5
99
Auswerteelektronikevaluation
1010
Parasitäre KapazitätParasitic capacity
1111
Schaltung zum UmschaltenCircuit for switching
1212
Stromquellepower source
1313
MasseDimensions
1414
Kapazität zwischen 4 und 2 Capacity between 4 and 2
1414
Kapazität zwischen 5 und 2 Capacity between 5 and 2
2020
Leitfähigkeitssensorconductivity sensor

Claims (11)

Verfahren zur Ermittlung zumindest einer Fehlfunktion eines konduktiven Leitfähigkeitssensors (20) mit zumindest zwei Elektroden (1, 2, 4, 5), wobei der Leitfähigkeitssensor (20) zur Messung der Leitfähigkeit eines Mediums eingesetzt wird, umfassend die Schritte – Anlegen einer ersten elektrischen Größe an die Elektroden (1, 2, 4, 5), – Messen zumindest einer zweiten elektrischen Größe an den Elektroden (1, 2, 4, 5) und – Entscheiden ob eine Fehlfunktion vorliegt anhand der Messung der zweiten elektrischen Größe, a) wobei sich die zweite elektrische Größe bei einer Messung des Mediums in einem ersten Bereich befindet, wenn keine Fehlfunktion vorliegt, b) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem zweiten Bereich befindet, wenn eine erste Fehlfunktion, insbesondere wenn sich der Leitfähigkeitssensor zumindest teilweise außerhalb des Mediums befindet, und c) wobei sich die zweite elektrische Größe in einem dritten Bereich befindet, wenn eine zweite Fehlfunktion vorliegt, insbesondere ein Elektrodenabriss oder ein Abriss einer Zuleitung (7, 8) zu den Elektroden (1, 2, 4, 5).Method for determining at least one malfunction of a conductive conductivity sensor ( 20 ) with at least two electrodes ( 1 . 2 . 4 . 5 ), wherein the conductivity sensor ( 20 ) is used to measure the conductivity of a medium, comprising the steps - applying a first electrical quantity to the electrodes ( 1 . 2 . 4 . 5 ), Measuring at least a second electrical quantity at the electrodes ( 1 . 2 . 4 . 5 ) and Deciding whether there is a malfunction based on the measurement of the second electrical quantity, a) wherein the second electrical quantity is in a first range when measuring the medium, if there is no malfunction, b) where the second electrical quantity is in a second range is located, when a first malfunction, in particular when the conductivity sensor is at least partially out of the medium, and c) wherein the second electrical variable is in a third region, if a second malfunction is present, in particular an electrode tear or a tear of a supply line ( 7 . 8th ) to the electrodes ( 1 . 2 . 4 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei als zweite elektrische Größe der Strom verwendet wird, der durch die Elektroden fließt.The method of claim 1, wherein the second electric variable used is the current flowing through the electrodes. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zweite Bereich in seinem Wert kleiner ist als der erste Bereich, und wobei der dritte Bereich in seinem Wert kleiner ist als der zweite Bereich.Method according to claim 2, the second range being smaller in value than the first range, and wherein the third range is smaller in value than the second range. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als zweite elektrische Größe der Scheinwiderstand zwischen den Elektroden verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 3, wherein the second electrical variable used is the impedance between the electrodes. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als zweite elektrische Größe die Kapazität (3, 6, 10) zwischen den Elektroden verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 4, wherein as a second electrical variable the capacity ( 3 . 6 . 10 ) is used between the electrodes. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elektroden mit einem elektrischen Schaltkreis einen Schwingkreis bilden und wobei als zweite elektrische Größe Frequenz verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 5, wherein the electrodes form an oscillating circuit with an electrical circuit and wherein frequency is used as the second electrical variable. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste elektrische Größe als Impuls, insbesondere ein Rechteckimpuls, angelegt wird, und wobei als zweite elektrische Größe das Abklingverhalten des Impulses verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 6, wherein the first electrical quantity is applied as a pulse, in particular a rectangular pulse, and wherein the second electrical quantity used is the decay behavior of the pulse. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine integrierte Schaltung, insbesondere ein Mikrocontroller, vorgesehen ist und als zweite elektrische Größe eine der integrierten Schaltung zur Verfügung stehenden Methode verwendet wird.Method according to at least one of Claims 1 to 6, an integrated circuit, in particular a microcontroller, being provided, and a method available for the integrated circuit being used as the second electrical variable. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als erste elektrische Größe eine elektrische Wechselgröße verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 8, wherein an electrical variable is used as the first electrical variable. Leitfähigkeitssensor (20) zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9.Conductivity sensor ( 20 ) for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 9. Leitfähigkeitssensor (20) zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Leitfähigkeitssensor zumindest vier Elektroden (1, 2, 4, 5) umfasst, die paarweise zu einem ersten Elektrodenpaar (1, 2) und einem zweiten Elektrodenpaar (4, 5) zusammengefasst sind, wobei eine Schaltung zum Umschalten der ersten elektrischen Größe zwischen erstem Elektrodenpaar (1, 2) und zweitem Elektrodenpaar (4, 5) vorgesehen ist.Conductivity sensor ( 20 ) for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 10, wherein the conductivity sensor comprises at least four electrodes ( 1 . 2 . 4 . 5 ) in pairs to a first pair of electrodes ( 1 . 2 ) and a second pair of electrodes ( 4 . 5 ), wherein a circuit for switching the first electrical variable between the first electrode pair ( 1 . 2 ) and second pair of electrodes ( 4 . 5 ) is provided.
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